混凝土工程
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发布时间：2022-04-26 23:33
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时间：2022-06-20 04:54
混凝土工程是整体式衬砌施工的主要作业、其施工质量直接影响到混凝土的强度、耐久性以及地下建筑的正常使用。它是地下建筑施工中劳动条件最差的作业。
一、混凝土的制备
1.配料
即将各种砂石料和水泥、水以一定的比例进行配合。配料的准确与否关系到混凝土的质量。分为人工和机械化配料两种。
2.搅拌
为保证混凝土质量，混凝土应采用机械搅拌机。
按工作原理可分为：
（1）自落式：用于拌和低流动性混凝土和塑性混凝土，地下建筑工程中大多数采用自落式滚筒搅拌机。
（2）强制式：用于拌和干硬性混凝土。
二、混凝土的运输
1.混凝土运输中的技术要求
不论采取何种方式输送混凝土，为确保混凝土的质量，输送过程均须符合以下要求：
（1）混凝土在输送过程中不得产生分层离析现象，以免破坏混凝土的均匀性。
（2）保证混凝土运至浇筑地点时，仍具有较好的流动性，其坍落度的降低值不得超过原规定的30%。
（3）从搅拌机出料到捣固完毕的全过程，不得超过混凝土的初凝时间。
2.混凝土的运输方式和运输机械
施工中常用的运输方式如图13-7 所示，当前通常情况下采用混凝土泵送技术。
图13-7 常用的混凝土运输方式
三、混凝土的浇筑
混凝土的浇筑过程包括混凝土的浇筑（把混凝土注入模板的过程）和混凝土的捣固（经振动使混凝土密实）的过程。
1.混凝土浇筑的技术要求
混凝土浇筑和捣固的如何，直接影响混凝土的密实性和整体性。所以混凝土浇筑应充满模板，振动密实，钢筋位置正确，保护层厚度符合设计要求。拆模后混凝土表面平整光滑，无蜂窝、麻面、露筋等缺陷。切实做到内实外光。
为达到上述要求，在施工过程中应做到：
（1）混凝土必须有次序和均衡地分层浇筑，以便于混凝土捣固和不使模板受力不衡而发生位移变形。一般采用插入式振捣棒捣固时，每层厚度不超过 40cm，采用表面振捣时每层厚度不超过20cm，人工捣固时每层厚度不超过30cm。
（2）必须保证浇注的连续性。即混凝土浇筑层之间的时间间隔，应能使混凝土在前一层初凝前浇捣完毕，以使衬砌有较好的整体性。若特殊情况必须中断时，超过 2h 者，则按施工缝要求处理。
（3）混凝土浇筑时不应发生离析现象，使混凝土获得较好的匀质性和密实性。
2.浇筑顺序
洞室衬砌部位分为：侧墙、拱部和底板。浇筑顺序与开挖方案有关，可分为：先墙后拱、先拱后墙、拱墙一次施工。
（1）底板一般最后浇筑；但设计要求底板必须与侧墙整体浇筑时，则先浇筑底板，也可以采用纵向（墙拱）分段浇筑：一种是随开挖作业由外向内逐段浇筑；另一种是等开挖作业结束后由内向两端浇筑。底板一般由内向外进行，边浇边振捣边抹平。
（2）侧墙浇筑时，要对称均匀上升，以免模板框架受力不均。拱部浇筑时，一般由拱脚开始，保持一定坡度，对称地向拱顶*成“八”字型浇筑。
（3）当为钢筋混凝土时，为施工方便，采用水平分层浇筑封顶。拱部浇筑顺序如图13-8 所示。
图13-8 拱部浇筑顺序
（4）拱圈混凝土由两侧拱脚自下而上灌注到拱顶部位，0.8～1.0m 宽时需进行封顶工作。封顶包括活封顶和死封顶。
活封顶（刹尖）：浇筑到顶部汇合时，改为沿洞室轴线方向进行浇筑，如图13-9所示。
死封顶：当浇筑到最后一个连接段，拱圈衬砌由两方向对着灌注碰到一起时，均会形成死封顶。
死封顶施工（50cm×50cm的孔洞）：衬砌混凝土结硬后，拆除四周模板，然后支模压浆；或者浇筑24h后，四周挡板拆除、凿毛，把缺口需要的混凝土按量装入一个活底木盒中，使其顶入缺口中。
图13-9 围岩较稳定或离壁式结构则采用预制盖板型式的活动封口
3.混凝土捣固
（1）捣固，分为：①人工捣固；②机械捣固。
（2）机械捣固分类：①插入式内部捣固器：墙、拱；②平板（截面）振动捣固器：底板、预制板。
（3）捣固器的选用：对于粗骨料粒径大（80mm）的混凝土宜采用低频、大振幅的捣固器；反之，则采用高频、振幅小的振捣器。
4.浇筑方案
衬砌混凝土的浇筑方案主要需要确定以下三个内容：混凝土浇筑方式、混凝土浇筑长度、混凝土浇筑强度，以此进行混凝土的搅拌、运输、捣固等作业组织。
1）混凝土的浇筑方式
分段浇筑：是把洞室在长度方向上分成大致相等的若干段，每一段是连续浇筑的，段与段之间设置施工缝（或结合变形缝分段）。
连续浇筑：沿洞室纵向长度连续浇筑，不留施工缝，如引水洞、竖井（采用滑模浇筑）。
2）混凝土的浇筑分段长度
浇筑分段长度：从防水角度宜长些，以减少漏水的薄弱环节。但考虑混凝土的干缩应力和温度应力可能引起衬砌裂缝，分段长度又不宜过长。另外还要考虑施工技术装备条件、劳动力数量、每一分段混凝土工程量和连续作业时间等因素，一般为 15m。大跨度地下工程常采用跳格开挖、跳格衬砌，一般取 4～8m；小跨度取 20m。确定分段长度后，即可计算混凝土浇筑强度（工作量）。
3）混凝土浇筑的强度（每小时浇筑量 m3/h）
混凝土浇筑强度（M）
M≥Qmax/T
Qmax为浇筑段的最大混凝土工程量（m3），根据段长、断面周长、衬砌厚度确定；T为完成浇筑段所需要的时间（h）。
确定M后，就可以组织搅拌站、选择运输方式和机具，以及确定捣固方式和捣固机具的数量。
四、混凝土衬砌机械化作业线
混凝土浇筑机械化作业线由配料、混凝土搅拌、运输、立模、浇注、捣固等主要是工的机械化配套组成。主要是指：机械化搅拌站、混凝土输送泵、活动式模板的配套应用。采用机械化作业线施工，由以下几种组织方式：
（1）当混凝土运输距离不超过混凝土输送泵的有效运距时（压气式水平 200m，垂直 35m 以上；活塞式水平 300m，垂直 40m）可将混凝土输送泵和搅拌机布置在洞口附近。
（2）当运距很长时，可将混凝土输送泵设在洞内，混凝土在洞外搅拌好后运至混凝土输送泵处。
（3）当运距特长，即使输送混凝土困难时，而且断面较大，则可将混凝土搅拌机和混凝土输送泵都设置在洞内。骨料和水泥按配合比在洞外准备好，运到洞内搅拌。
（4）开设辅助洞口（运距特长时）机械仍可放在洞内。
另外，输送泵串联，运距加倍，提高洞口输送泵的位置也可以增加运距。
五、混凝土的养护
为了给混凝土创造是以得硬化条件，防止其发生不正常得干缩，浇筑后必须进行养护，保证在混凝土硬化期间有足够的湿度和适宜得温度外，还应保证在混凝土强度未达到12kg/cm2前，不得受撞击和振动，以免发生开裂和掉角。
养护方法有：
（1）喷水自然养护（12h后进行，和工程地段、品种、温度、湿度有关）。
（2）蒸气养护（洞内不少于 7d，洞口不少于20d，防渗 11d）。
（3）薄膜养护，在结构构件表面喷涂或刷涂养护剂，溶液中水分挥发后，在混凝土表面上结成一层塑料薄膜，使混凝土表面与空气隔缝，阻止内部水分蒸发，而使水泥水化作用完成，本材料具有防水、防冻、成膜时间快等特点。
六、施工缝及变形缝的处理
1.施工缝处理
施工缝是造成渗漏的薄弱环节。施工缝分为：①预留施工缝：是指两段衬砌之间的结合缝；②间歇施工缝：是指因特殊原因造成混凝土作业中断2h以上留置的施工缝。
预留施工缝的处理：预留施工缝的设置应尽量与变形缝设置结合考虑，以便简化施工缝的处理。
预留施工缝和间歇施工缝的一般处理方法：将先浇筑的混凝土断面凿毛，用水冲洗干净，后续浇筑混凝土时应特别注意接缝处混凝土的捣实。为提高施工缝防水性能，衬砌断面作适当处理。①侧墙：做成梯形凹凸槽；②拱部：搭接头处理如图13-10 所示。③接缝处外侧设置混凝土预制板，板厚3cm，宽50cm，高等于起拱线，如图13-11 所示。④ 重要工程的严重渗水段，在衬砌的断面上设置一圈外涂沥青，厚度为 2cm的钢板止水片，如图13-12所示。
图13-10 边墙、拱部施工缝
2.变形缝处理
为避免混凝土衬砌因温度变化、胀缩变形或地质条件变化而产生不均匀的沉降，必须沿纵向轴线相隔一定距离设置变形缝，以保持衬砌能自由地变形。变形缝分沉降缝和伸缩缝，根据变形的要求设置，并保证满足防水和变形的要求。
1）填缝式变形缝（防水要求不高时用，图13-13）
图13-11 外贴预制板施工缝
图13-12 钢板止水片施工缝
一般采用预制油毡纸、预制石棉沥青板或预制浸沥青木丝板直接嵌填在缝内，内侧再用防水胶膏嵌填密实。有时外贴防水层。
2）止水片（带）变形缝（防水要求较高，图13-14）
图13-13 填缝式变形缝
图13-14 止水片（带）变形缝
防水要求较高的变形缝，可沿整个缝设置一环镀锌钢板止水片或橡胶止水带。钢板止水片适用于衬砌沿轴线方向的变形；橡胶止水带适用于任意方向的变形。
钢板止水片和橡胶止水带变形缝施工时，要求埋设位置准确，接头处混凝土振捣密实，这种处理方式止水效果好，但端头模板制作较复杂。
七、混凝土的冬季施工
1.混凝土受冻对强度的影响
混凝土正常凝结温度 15～20℃。冬季施工低温和冰冻会大大阻碍混凝土强度的增长。如0～4℃时，凝结时间要比 15℃时大三倍。
如果温度降到0℃以下（混凝土冻结温度 3℃），混凝土中水就会结冰，水泥的水化作用完全停止。不但强度无法增长，而水结冰后体积膨胀（约膨胀 8%～9%），即有被冻裂的危险。
混凝土在凝结前（即浇筑后3～6 h）受冻，强度至少降低5 0%，难以挽回。如果在浇筑后2～3d受冻，强度降低 15%～20%。只有当混凝土达到设计强度的 50%，且不低于50kg/cm3时，再受冻对其强度没有太大影响。
如在硬化过程中，重复受冻，其结果比一次受冻的影响更大。
在冬季施工中，为确保质量，凡昼夜室外平均温度（按每日 6、14、21h 三个时间的平均温度）低于 5℃或最低温度低于-3℃时，就需要采取一定的冬季施工措施，创造条件，促进凝结。
2.冬季施工方法
除采取一定的防冻保温措施以外，还采取材料加热法和掺入速凝剂法。
1）材料加热法
一般先加热水，加热至80℃，不能满足石料温度要求（1 5℃）。再加热骨料。骨料的加热温度取决于外界温度、配比、作业时热损及养护方法。任何时候均不允许加热水泥。
2）在混凝土中掺入适量的速凝剂
速凝剂可以加速混凝土的凝结和硬化，提高混凝土早期强度及抗冻性，故也叫做早强剂。早强剂种类很多，这里仅介绍常用的氯盐早强剂。氯盐溶液的冰点低于 20℃，因此混凝土中掺入适量的氯盐（氯化钙、氯化钠或混合物），不仅能促进混凝土凝结硬化，还可以降低其冻结温度。
掺有氯盐的混凝土在-10～-20℃时，不仅不会冻结，而且还能硬化，所以有冷混凝土之称。最常用的氯盐为氯化钙。一般随氯化钙的掺入量的增加，混凝土相对强度也随之提高。但过量掺入会使混凝土凝结过快来不及施工，导致收缩过大出现裂缝、强度降低。氯盐的存在对混凝土和钢筋有腐蚀作用。
一般用量：素混凝土不超过水泥用量的 3%；钢筋混凝土不超过水泥用量的 2%；在每立方米混凝土中总用量不超过 6kg（水泥用量为280～350kg/m3）。
